DE3329721C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern des Fokus eines Lichtstrahles zum Aufnehmen einer auf einen Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Information für ein optisches System zum Aufzeichnen und Lesen einer Information nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for controlling the Focus of a light beam to record one on one Record carrier recorded information for a optical system for recording and reading information according to the preamble of claim 1.
Bei einem optischen System zum Aufzeichnen und Lesen einer aufgezeichneten Information wird ein Lese-Laserstrahl auf die Oberfläche beispielsweise einer Aufzeichnungsplatte geworfen, die als Aufzeichnungsträger dient. Da die aufgezeichnete Information über den reflektierten Lese-Laserstrahl oder über den durchgelassenen Lese-Laserstrahl abgenommen wird, ist es notwendig, den Lichtfleck des Lese-Laserstrahls auf der Aufzeichnungsfläche der Aufzeichnungsplatte genau zu fokussieren. Bei einem optischen Lese- und Aufzeichnungssystem ist daher im allgemeinen eine Fokussierungsservosteuereinrichtung vorgesehen, die die Stellung der Fokussierungslinse nach Maßgabe eines Fokussierungsfehlersignals steuert.In an optical system for recording and reading one A read laser beam is applied to recorded information the surface of, for example, a recording disk thrown, which serves as a record carrier. Because the recorded Information about the reflected reading laser beam or removed via the transmitted reading laser beam , it is necessary to read the light spot of the laser beam on the recording surface of the recording disc focus. In an optical reading and recording system is therefore generally a focus servo controller provided the position of the focusing lens after Controls a focus error signal.
In der Fokussierungsservosteuereinrichtung wird die Amplitude des Fokussierungsfehlersignals gleich null, wenn die Fokussierungslinse in der fokussierten Stellung angeordnet ist, in der der Lichtfleck des durch die Fokussierungslinse hindurchgehenden Lichtes genau auf der Oberfläche der Aufzeichnungsplatte fokussiert ist. Wenn der Abstand zwischen der Fokussierungslinse und der Aufzeichnungsfläche in der oben angegebenen Stellung mit D o bezeichnet wird, dann ändern sich die Amplitude und das Vorzeichen des Fokussierungsfehlersignals in der Weise, daß die Amplitude im wesentlichen proportional zur Abweichung des Abstandes vom Wert D o zunimmt und daß das Vorzeichen des Fokussierungsfehlersignals sich in Abhängigkeit von der Richtung der Abweichung von der fokussierten Stellung ändert. Das heißt, daß das Fokussierungsfehlersignal eine sogenannte S-Kurvencharakteristik mit einem Mittelpunkt am Abstand D o hat. In the focusing servo controller, the amplitude of the focusing error signal becomes zero when the focusing lens is placed in the focused position where the light spot of the light passing through the focusing lens is precisely focused on the surface of the recording disk. If the distance between the focusing lens and the recording surface in the above position is denoted by D o , then the amplitude and the sign of the focusing error signal change in such a way that the amplitude increases substantially in proportion to the deviation of the distance from the value D o that the sign of the focusing error signal changes depending on the direction of the deviation from the focused position. This means that the focusing error signal has a so-called S-curve characteristic with a center at the distance D o .
Nach Maßgabe des Fokussierungsfehlersignals wird ein Motor betrieben, um die Fokussierungslinse in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Aufzeichnungsplatte vor- und zurückzubewegen. Bei einer derartigen Arbeit der Fokussierungsservosteuereinrichtung wird die Fokussierungslinse so bewegt, daß der geeignete Abstand zwischen der Fokussierungslinse und der Aufzeichnungsfläche unabhängig von einer Verformung der Aufzeichnungsplatte oder anderen strukturellen Fehlern beibehalten wird, die eine Auf- und Abbewegung der Aufzeichnungsfläche bei jeder Umdrehung der Aufzeichnungsplatte bewirken.In accordance with the focus error signal, a motor operated to make the focusing lens perpendicular in one direction to move back and forth to the surface of the recording disk. With such work of the focusing servo controller the focusing lens is moved so that the appropriate distance between the focusing lens and the Recording area regardless of deformation of the recording plate or other structural flaws which is an up and down movement of the recording surface with each revolution of the recording disk.
Vor dem Beginn des Lesens der aufgezeichneten Information wird weiterhin die Fokussierungslinse an einer von der Aufzeichnungsfläche entfernten Stelle angeordnet, an der der Abstand zwischen der Fokussierungslinse und der Aufzeichnungsfläche am größten und größer als der Wert D o ist. In diesem Zustand wird kein Fokussierungsfehlersignal erzeugt und wird die Fokussierungsvorsteuereinrichtung mit offener Schleife betrieben, indem die Bewegung der Fokussierungslinse durch ein anderes Sginal als das Fokussierungsfehlersignal gesteuert wird.Before starting to read the recorded information, the focusing lens is further placed at a position away from the recording surface where the distance between the focusing lens and the recording surface is largest and larger than the value D o . In this state, no focus error signal is generated, and the focus feedforward control is operated by controlling the movement of the focus lens by a signal other than the focus error signal.
Es ist daher allgemein üblich, ein Startsignal vorzusehen, das die Fokussierungslinse in Richtung auf die Aufzeichnungsfläche bewegt, bis der Abstand zwischen der Fokussierungslinse und der Aufzeichnungsfläche nahezu gleich dem Wert D o wird. Nachdem die Fokussierungslinse etwa diese Stellung erreicht hat, wird die Fokussierungsservosteuereinrichtung mit geschlossener Schleife arbeiten, ein Betrieb, bei dem die Stellung der Fokussierungslinse nach Maßgabe des Fokussierungsfehlersignals gesteuert wird. Aus der DE-OS 25 04 570 ist bereits eine derartige Vorrichtung bekannt. Diese bekannte Vorrichtung führt einen Fokussierungssuchlauf durch, indem sie ein Wechselstromsignal von einer Wechselstromquelle an das Stellglied der Fokussierungslinse legt, bis die fokussierte Stellung nahezu erreicht ist, d. h. die Fokussierungsbedingung in einen schmalen Betriebsbereich eintritt, für den die zusätzlich vorgesehene Fokussierungsservoregeleinrichtung ausgelegt ist. Dabei wird der Einlaufbereich über die Überwachung der Änderung der Ausgangssignale von Fotozellen vorgenommen, die das Licht vom Aufzeichnungsträger empfangen.It is therefore common practice to provide a start signal which moves the focusing lens toward the recording surface until the distance between the focusing lens and the recording surface becomes almost equal to D o . After the focus lens has reached approximately this position, the focus servo controller will operate in a closed loop, an operation in which the position of the focus lens is controlled in accordance with the focus error signal. Such a device is already known from DE-OS 25 04 570. This known device carries out a focus search by applying an AC signal from an AC power source to the actuator of the focusing lens until the focused position is almost reached, ie the focusing condition enters a narrow operating range for which the additionally provided focusing servo control device is designed. The entry area is monitored by monitoring the change in the output signals of photocells that receive the light from the recording medium.
Aus der DE-OS 25 03 769 ist eine weitere Vorrichtung zum Steuern des Fokus eines Lichtstrahles zum Aufnehmen einer auf einen Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Information bekannt, die mit einer Schaltung versehen ist, die die Geschwindigkeit der Fokussierungslinse bei der Einstellung des Fokus auf einen bestimmten Wert beschränkt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist eine spezielle Anordnung vorgesehen, die die Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierungslinse wahrnimmt, wobei eine in der zugeordneten Spule induzierte Spannung als Servosteuersignal verwandt wird, über das die Geschwindigkeit der Fokussierungslinse konstant gehalten wird.From DE-OS 25 03 769 another device for Control the focus of a light beam to capture one information recorded on a recording medium known, which is provided with a circuit that the speed the focusing lens when adjusting the focus is limited to a certain value. At this known device, a special arrangement is provided, which perceives the speed of movement of the focusing lens being a voltage induced in the associated coil is used as a servo control signal over which the speed the focusing lens is kept constant.
Bei der bekannten Vorrichtung gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 wird demgegenüber zur Erzielung einer konstanten Geschwindigkeit der Fokussierungslinse eine Servosteuerschleife verwandt, die aus einer Brückenschaltung und einem Differentialverstärker aufgebaut ist. Das hat zur Folge, daß die bekannte Vorrichtung einen relativ komplizierten Schaltungsaufbau hat.In the known device according to the preamble of the claim In contrast, 1 is used to achieve a constant Speed of the focusing lens a servo control loop related that from a bridge circuit and a differential amplifier is built. As a result, that the known device has a relatively complicated circuit structure Has.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demgegenüber darin, die Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszugestalten, daß sie mit einem wesentlich einfacheren Schaltungsaufbau arbeitet.The object on which the invention is based is in contrast therein, the device according to the preamble of the claim 1 to be designed so that it is much easier Circuit construction works.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung gelöst, die im Kennzeichnen des Patentanspruchs 1 angegeben ist. This object is achieved according to the invention through training solved, which is specified in the characterizing part of claim 1.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.A particularly preferred embodiment of the invention Device is the subject of claim 2.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben. Es zeigtIn the following, a particularly preferred one will be used based on the associated drawing Embodiment of the device according to the invention closer described. It shows
Fig. 1 in einem Blockschaltbild eine herkömmliche Vorrichtung zum Steuern der Bewegung einer Fokussierungslinse, Fig. 1 is a block diagram of a conventional apparatus for controlling the movement of a focusing lens,
Fig. 2 in einem Blockschaltbild das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 is a block diagram of the embodiment of the device according to the invention,
Fig. 3 das Schaltbild eines Beispiels des Startsignalgenerators der in Fig. 2 dargestellten Schaltung, Fig. 3 is a diagram of an example of the start signal generator of the circuit shown in Fig. 2,
Fig. 4 in einem Diagramm die Wellenform des Ausgangssignals des Startsignalgenerators von Fig. 3 und Fig. 4 is a diagram of the waveform of the output signal of the start signal generator of Fig. 3 and
Fig. 5 in einem Diagramm schematisch den Aufbau des Stellglieds, das für die erfindungsgemäße Steuervorrichtung geeignet ist. Fig. 5 in a diagram schematically the structure of the actuator which is suitable for the control device according to the invention.
Bevor das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wird, wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Beispiel einer herkömmlichen Fokussierungsservosteuereinrichtung dargestellt ist, die eine Einrichtung zum Steuern der Anfangsphase der Bewegung der Fokussierungslinse enthält.Before the embodiment of the device according to the invention is described, reference is first made to FIG. 1, in which an example of a conventional focusing servo control device is shown, which includes a device for controlling the initial phase of the movement of the focusing lens.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, liegt ein Fokussierungsfehlersignal von einem Photodetektor an einem Ausgleichsverstärker 11. Das Ausgangssignal des Ausgleichsverstärkers 11 liegt dann an einem Treiberverstärker 14 über eine Servoschleifensteuerschaltung 12 und den positiven Eingang einer Addierschaltung 13. Die Treiberspule L₁ einer nicht dargestellten Fokussierungslinse wird über das Ausgangssignal dieses Treiberverstärkers 14 erregt. Das Fokussierungsfehlersignal liegt auch am positiven Eingang eines Pegelkomparators 15, der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Pegel des Fokussierungsfehlersignals unter einem vorbestimmten Bezugspegel E₁ liegt, der am negativen Eingang liegt. Das Ausgangssignal des Pegelkomparators 15 liegt dann als Auslösesignal an einer Schaltersteuerschaltung 16.As shown in FIG. 1, a focus error signal from a photodetector is applied to a compensation amplifier 11 . The output signal of the compensation amplifier 11 is then applied to a driver amplifier 14 via a servo loop control circuit 12 and the positive input of an adder circuit 13 . The drive coil L ₁ of a focusing lens, not shown, is excited via the output signal of this driver amplifier 14 . The focus error signal is also at the positive input of a level comparator 15 , which generates an output signal when the level of the focus error signal is below a predetermined reference level E ₁, which is at the negative input. The output signal of the level comparator 15 is then applied to a switch control circuit 16 as a trigger signal.
Die Schaltersteuerschaltung 16 erzeugt zwei komplementäre Ausgangssignale Q und . Das Ausgangssignal Q liegt am Servoschleifenschalter 12 um das Öffnen und Schließen des Servoschleifenschalters 12 zu steuern. Eine Startsignalgeneratorschaltung 17 ist gleichfalls so vorgesehen, daß sie das Ausgangssignal des Pegelkomparators 15 empfängt und die Erzeugung des Startsignals steuert, das gleichfalls über die Addierschaltung 13 am Treiberverstärker 14 liegt. Die Startsignalgeneratorschaltung empfängt auch ein Fokussierungsanschaltsignal, das am Anfang des Betriebes des optischen Aufzeichnungs- und Lesesystems erzeugt wird.The switch control circuit16 generates two complementary output signals Q and . The output signalQ is on the servo loop switch 12 about opening and closing the servo loop switch12 to Taxes. A start signal generator circuit17th is also provided so that they the output signal of the level comparator15 receives and controls the generation of the start signal, likewise via the adder circuit13 on the driver amplifier14 lies. The Start signal generator circuit also receives a focus switch-on signal that at the beginning of the operation of the optical recording and reading system is generated.
Eine Anzahl von Widerständen R₁ bis R₅ bildet zusammen mit der Treiberspule L₁ der Fokussierungslinse eine Brückenschaltung. Ein Thermistor R₄ ist in Reihe mit dem Widerstand R₅ zur Bildung einer Reihenschaltung zur Temperaturkompensation geschaltet, die parallel zum Widerstand R₃ liegt, der als Nebenschlußwiderstand der Brückenschaltung dient. Ein Treiberstrom vom Treiberverstärker 14 fließt zu zwei Verbindungspunkten a und b (in diesem Fall an Masse) der Brückenschaltung. Ein Differentialverstärker 18 nimmt die Spannung auf, die über den zwei Verbindungspunkten c und d der Brückenschaltung entwickelt wird. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers liegt über eine Schaltung 19 mit Schaltfunktion, die das Ausgangssignal der Schaltersteuerschaltung empfängt, am invertierenden Eingang des Treiberverstärkers 14. Ein Widerstand R₆, der zwischen dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 18 und einem Ausgang der Schaltung 19 mit Schaltfunktion geschaltet ist, und ein Widerstand R₇, der zwischen dem Ausgang der Schaltung 19 mit Schaltfunktion und Masse geschaltet ist, bilden darüber hinaus eine Rückkopplungsschaltung des Treiberverstärkers 14.A number of resistorsR₁ toR₅ forms together with the Driver coilL₁ the focusing lens a bridge circuit. A ThermistorR₄ is in series with the resistorR₅ for education a series connection for temperature compensation, the parallel to the resistanceR₃, which is the shunt resistance of the Bridge circuit serves. A driver current from the driver amplifier14 flows to two connection pointsa andb (in this case to ground) the bridge circuit. A differential amplifier18th takes the Tension on that across the two connection pointsc andd the Bridge circuit is developed. The output signal of the Differential amplifier lies over a circuit19th with switching function, which is the output signal the switch control circuit receives, at the inverting input of the driver amplifier14. A resistanceR₆ that is between the negative input of the differential amplifier 18th and an output of the circuit19th with switching function is switched, and a resistorR₇ that between the exit the circuit19th is switched with switching function and ground in addition, a feedback circuit of the driver amplifier 14.
Die Arbeitsweise der Servosteuervorrichtung wird im folgenden beschrieben.The operation of the servo control device is described below.
Auf das Anlegen des Fokussierungsanschaltsignals ansprechend legt die Startsignalgeneratorschaltung 17 ein Treibersignal mit konstantem Pegel an den Treiberverstärker 14. In diesem Fall bleibt der Pegel des Ausgangssignals des Komparators 15 auf dem niedrigen Wert und haben daher die Ausgangssignale Q und der Schaltersteuerschaltung 16 einen niedrigen und hohen Pegel jeweils. Der Servoschleifenschalter 17 bleibt daher in dieser Phase offen und die Servoschleife ist geöffnet. Unter diesen Umständen ist die Schaltung 19 mit Schalterfunktion geschlossen. Dementsprechend wird die Spule L₁ mit einem Treiberstrom von der Startsignalgeneratorschaltung 17 versorgt und wird die Treiberspule L₁ mit einer Kraft betätigt, die der Amplitude des zugeführten Treiberstromes entspricht.Responsive to the application of the focus switch signal the start signal generator circuit17th a driver signal with constant Level to the driver amplifier14. In this case the level remains the output signal of the comparator15 on the low value and therefore have the output signalsQ and the switch control circuit 16 a low and high level respectively. The servo loop switch 17th therefore remains open in this phase and the servo loop is opened. Under these circumstances the circuit is19th with switch function closed. Accordingly, the coilL₁ with one Driver current from the start signal generator circuit17th supplied and becomes the driver coilL₁ operated with a force equal to the amplitude of the supplied driver current corresponds.
Wenn die Brückenschaltung abgeglichen ist, empfängt der Differentialverstärker 18 nur die induzierte Spannung der Treiberspule L₁, das heißt eine Spannung, die dem zugeführten Treiberstrom entspricht. Während die Schaltung 19 mit Schalterfunktion somit geschlossen ist, ist eine Servoschleife über den Differentialverstärker 18, die Treiberschaltung 14 und die Brückenschaltung gebildet. Die Servoschleife arbeitet so, daß sie die Geschwindigkeit der Bewegung der Fokussierungslinse vergleichmäßigt, die über die Treiberspule L₁ bewegt wird. Das heißt mit anderen Worten, daß die Schaltung 19 mit Schalterfunktion zur Erzielung einer konstanten Geschwindigkeit der Fokussierungslinse über das Ausgangssignal Q der Schaltersteuerschaltung 16 geschlossen wird, während die Fokussierungsservoschleife abgeschaltet ist.When the bridge circuit is balanced, the differential amplifier 18 receives only the induced voltage of the driver coil L ₁, that is, a voltage corresponding to the driver current supplied. While the circuit 19 with the switch function is thus closed, a servo loop is formed via the differential amplifier 18 , the driver circuit 14 and the bridge circuit. The servo loop works so that it smoothes the speed of movement of the focusing lens, which is moved via the drive coil L ₁. In other words, the circuit 19 with a switch function for achieving a constant speed of the focusing lens is closed via the output signal Q of the switch control circuit 16 while the focusing servo loop is switched off.
Wenn der Abstand zwischen der Fokussierungslinse und der Aufzeichnungsplatte nahe an den normalen Wert D o nach einer Annäherungsbewegung kommt, kommt der Pegel des Fokussierungsfehlersignals nahe an einen Pegel E₁ (der im allgemeinen gleich 0 ist), woraufhin der Komparator 15 das Ausgangssignal erzeugt.When the distance between the focusing lens and the recording disk comes close to the normal value D o after an approach movement, the level of the focusing error signal comes close to a level E ₁ (which is generally equal to 0), whereupon the comparator 15 generates the output signal.
Auf das zeitliche Auftreten der Erzeugung des Ausgangssignals des Komparators 15 ansprechend wird der Servoschleifenschalter 12 geschlossen und wird die Schaltung 19 mit Schalterfunktion entsprechend der Arbeit des Steuerschalters 16 geöffnet. Gleichzeitig wird der Startsignalgenerator 17 rückgesetzt. Durch diesen Arbeitsvorgang wird die Fokussierungsservoschleife angeschaltet und wird die Treiberspule L₁ mit einem Treiberstrom versorgt, der nach Maßnahme des Fokussierungsfehlersignals erzeugt wird. In dieser Weise erfolgt die Einführung der normalen Arbeit der Fokussierungsservoschleife.In response to the timing of the generation of the output signal of the comparator 15 , the servo loop switch 12 is closed and the circuit 19 with a switch function is opened in accordance with the work of the control switch 16 . At the same time, the start signal generator 17 is reset. Through this operation, the focus servo loop is turned on and the drive coil L ₁ is supplied with a drive current, which is generated after the focus error signal. In this way the normal operation of the focusing servo loop is introduced.
Bei dem herkömmlichen, oben beschriebenen Aufbau ergeben sich jedoch einige Nachteile, wie es im vorhergehenden erwähnt wurde, daß nämlich der Zustand des Abgleichs der Brückenschaltung aufgrund der Temperaturwiderstandscharakteristik der Treiberspule L₁ und aufgrund der Tatsache, daß die Gegenelektromotorische Kraft der Treiberspule L₁ sehr klein ist, einer gewissen Änderung unterliegt.In the conventional structure described above, however, there are some disadvantages, as mentioned above, namely that the state of the adjustment of the bridge circuit due to the temperature resistance characteristic of the driver coil L 1 and due to the fact that the counter electromotive force of the driver coil L 1 is very small is subject to some change.
Im folgenden wird anhand von Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.The exemplary embodiment of the device according to the invention is described below with reference to FIG. 2.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, liegt das Fokussierungsfehlersignal vom Photodetektor an einer Ausgleichsschaltung 21, deren Ausgangssignal einem Treiberverstärker 24 über einen Servoschleifenschalter 22 und eine Addierschaltung 23 zugeführt wird. Das Fokussierungsfehlersignal liegt auch an einem Komparator 25, der gleichfalls eine Spannung mit einem Bezugspegel E₁ empfängt. Das Ausgangssignal des Komparators 25 liegt an einem Steuerschalter 26, dessen Ausgangssignal Q an dem Servoschleifenschalter 22 liegt, um das Öffnen und Schließen dieses Schalters 22 zu steuern. Das Ausgangssignal des Komparators 15 liegt auch an der Startsignalgeneratorschaltung 27, die gleichfalls ein Fokussierungsanschaltsignal empfängt. Das Ausgangssignal des Startsignalgenerators 27 wird der Addierschaltung 23 zugeführt.As shown in FIG. 2, the focusing error signal from the photodetector is applied to a compensation circuit 21 , the output signal of which is fed to a driver amplifier 24 via a servo loop switch 22 and an adder circuit 23 . The focusing error signal is also applied to a comparator 25 , which also receives a voltage with a reference level E ₁. The output signal of the comparator 25 is at a control switch 26, the output signal Q is applied to the servo loop switch 22 to control the opening and closing of this switch 22nd The output signal of the comparator 15 is also applied to the start signal generator circuit 27 , which also receives a focus switch-on signal. The output signal of the start signal generator 27 is supplied to the adder circuit 23 .
Gemäß der Erfindung hat der Startsignalgenerator 27 die Form einer ein Signal mit linearem Anstieg erzeugende Schaltung, deren Ausgangssignal, d. h. das linear ansteigende Signal einen Pegel hat, der mit der Zeit zunimmt. Das Signal mit linearem Anstieg vom Startsignalgenerator 27 liegt daher dann am Treiberverstärker 24, wenn der Servoschleifenschalter 22 geöffnet ist.According to the invention, the start signal generator 27 takes the form of a circuit which generates a signal with a linear rise, the output signal of which, ie the linearly increasing signal, has a level which increases over time. The signal with a linear rise from the start signal generator 27 is therefore present at the driver amplifier 24 when the servo loop switch 22 is open.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel der das Signal mit linearem Anstieg erzeugenden Schaltung zur Verwendung als Startsignalgenerator 27. Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, fließt ein konstanter Strom von einer Konstantstromquelle 71 zu einer Parallelschaltung aus einem Kondensator 73 und einem Widerstand 74 und zwar über einen Schalter 72, so daß der Kondensator 73 durch einen konstanten Strom aufgeladen wird. Um die Arbeit des Schalters 72 zu steuern, ist eine R-S-Flip-Flop-Schaltung 75 vorgesehen, an deren Setzeingang das Fokussierungsanschaltsignal liegt, während das Ausgangssignal des Komparators 25 am Rücksetzeingang der Flip-Flop-Schaltung liegt. Der Schalter 72 wird durch ein Ausgangssignal mit hohem Pegel der R-S- Flip-Flop-Schaltung 75 geschlossen, das an deren Ausgang Q entwickelt wird, wobei das Laden es Kondensators 73 unter diesen Umständen bewirkt wird. Wenn ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel am Ausgang Q der Flip-Flop-Schaltung 75 erscheint, wird das Laden des Kondensators 73 unterbrochen und wird die elektrische Ladung im Kondensator 73 allmählich über den Widerstand 74 entladen. Fig. 3 shows an example of the signal generating circuit with a linear increase for use as a start signal generator 27. As shown in Fig. 3, a constant current flows from a constant current source 71 to a parallel circuit of a capacitor 73 and a resistor 74 through a switch 72 , so that the capacitor 73 is charged by a constant current. In order to control the operation of the switch 72 , an RS flip-flop circuit 75 is provided, at the set input of which the focusing switch-on signal is present, while the output signal of the comparator 25 is at the reset input of the flip-flop circuit. Switch 72 is closed by a high level output from RS flip-flop circuit 75 developed at its Q output, causing capacitor 73 to be charged under these circumstances. When an output signal of low level appears at the output Q of the flip-flop circuit 75 , the charging of the capacitor 73 is interrupted and the electrical charge in the capacitor 73 is gradually discharged through the resistor 74 .
Fig. 4 zeigt die Wellenform des Ausgangssignals des Startsignalgenerators 27. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, steigt der Pegel des Ausgangssignals des Startsignalgenerators 27 allmählich mit der Zeit an, so daß folglich der Treiberstrom der Treiberspule L₁ mit der Zeit zunimmt. Fig. 4 shows the waveform of the output signal indicates the start signal generator 27th As shown in Fig. 4, the level of the output signal of the start signal generator 27 gradually increases with time, so that consequently the drive current of the drive coil L 1 increases with time.
In Fig. 5 ist schematisch das Stellglied zum Bewegen der Fokussierungslinse dargestellt, dessen Arbeitsweise im folgenden beschrieben wird. Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, ist der Aufbau des Stellgliedes ähnlich dem eines magnetischen Kreises eines Lautsprechers. Die Fokussierungslinse 30 ist in der Treiberspule L₁ angebracht, die der Schwingspule eines Lautsprechers entspricht, un in einem vorbestimmten nicht dargestellten Magnetfeld angeordnet. Um die Fokussierungslinse 30 und die Treiberspule L₁ zu halten, ist ein Halteelement 31 vorgesehen, das von einem als Feder dargestellten elastischen Element 32 und einem Dämpferelement 33 gehalten ist.In Fig. 5, the actuator for moving the focusing lens is shown schematically, the operation of which is described below. As shown in Fig. 5, the construction of the actuator is similar to that of a magnetic circuit of a speaker. The focusing lens 30 is mounted in the drive coil L ₁, which corresponds to the voice coil of a speaker, un arranged in a predetermined magnetic field, not shown. In order to hold the focusing lens 30 and the drive coil L ₁, a holding element 31 is provided, which is held by an elastic element 32 shown as a spring and a damper element 33 .
Wenn kein elektrischer Strom durch die Treiberspule L₁ fließt, ist die Stellung der Fokussierungslinse 30 entsprechend der natürlichen Länge des elastischen Elementes 32 bestimmt. Wenn andererseits der Treiberstrom der Treiberspule L₁ zugeführt wird, wird die Fokussierungslinse 30 in die durch den Pfeil dargestellten Richtungen gegen die elastische Kraft des elastischen Elementes 32 bewegt. Bezüglich einer weiteren Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitsweise des Stellgliedes wird auf die japanische Gebrauchsmusteranmeldung 56-75 159 verwiesen.If no electric current flows through the drive coil L ₁, the position of the focusing lens 30 is determined according to the natural length of the elastic element 32 . On the other hand, when the drive current is supplied to the drive coil L 1, the focusing lens 30 is moved in the directions shown by the arrow against the elastic force of the elastic member 32 . With regard to a further description of the structure and operation of the actuator, reference is made to Japanese utility model application 56-75 159.
Die Beziehung zwischen der Lage X der Fokussierungslinse 30 und dem Treiberstrom f(t) ist durch die folgende Gleichung gegeben:The relationship between the position X of the focusing lens 30 and the driving current f (t) is given by the following equation:
wobei m das Gewicht der beweglichen Teile, α den Dämpfungskoeffizienten, β die Federkonstante und g die Erdbeschleunigung bezeichnen.where m is the weight of the moving parts, α is the damping coefficient, β is the spring constant and g is the acceleration due to gravity.
Wenn das Zeitintervall der Änderung des Treiberstroms ausreichend groß ist, dann können die Ausdrücke von d²x/dt² und dx/dt vernachlässigt werden, und kann die Gleichung (1) in der folgenden Weise geschrieben werden:If the time interval for changing the drive current is sufficiently long, then the terms d² x / d t ² and d x / d t can be neglected, and the equation (1) can be written in the following manner:
β x f(t) - mg (2)
β x f (t) - mg (2)
Da gemäß der Erfindung das Signal f(t) ein linear ansteigendes Signal ist, läßt sich das Signal f(t) in der folgenden Weise ausdrücken: According to the invention, since the signal f (t) is a linearly increasing signal, the signal f (t) can be expressed in the following way:
f(t) = at (3) f (t) = at (3)
wobei a den Gradienten des linear ansteigenden Signals bezeichnet.where a denotes the gradient of the linearly increasing signal.
Die folgende Gleichung (4) wird daher aus den Gleichungen (2) und (3) erhalten:The following equation (4) is therefore derived from equations (2) and (3) receive:
Durch Differenzieren der Gleichung (4) ergibt sich:Differentiating equation (4) gives:
Aus Gleichung (5) ist ersichtlich, daß die Geschwindigkeit (dx/dt) der Bewegung der Fokussierungslinse konstant gehalten wird, wenn der durch die Gleichung (3) ausgedrückte Treiberstrom der Treiberspule L₁ geliefert wird. Wenn es schwierig ist, ein Signal mit linearem Anstieg und konstanter Neigung zu erzeugen, ist es möglich ein Lade-Entladeausgangssignal einer Zeitkonstantenschaltung mit ausreichend großer Zeitkonstanten zu verwenden.From equation (5) it can be seen that the speed (d x / d t) of the movement of the focusing lens is kept constant when the driving current expressed by the equation (3) is supplied to the driving coil L 1. If it is difficult to generate a signal with linear rise and constant slope, it is possible to use a charge-discharge output signal of a time constant circuit with sufficiently large time constants.
Im Hinblick auf das Vorhergehende versteht es sich, daß es gemäß der Erfindung möglich wird, die Fokussierungslinse mit einer konstanten Geschwindigkeit ohne Verwendung einer komplizierten Schaltung zum Erzeugen des Treiberstromes der Treiberspule L₁ zu bewegen. Weiterhin entfällt vollständig die Notwendigkeit der Justierung oder Nachstellung der Schaltung zum Erzeugen des Treiberstromes.In view of the foregoing, it is understood that according to the invention, it becomes possible to move the focusing lens at a constant speed without using a complicated circuit for generating the driving current of the driving coil L 1. Furthermore, the need to adjust or readjust the circuit to generate the driver current is completely eliminated.
Die obigen Ausführungen dienten lediglich zur Erläuterung der Erfindung, was bedeutet, daß es zahlreiche Äquivalente für bevorzugte Ausführungsbeispiele gibt. Beispielsweise kann das Stellglied, auf das die erfindungsgemäße Steuerschaltung abgestimmt ist, eine Treibereinrichtung sein, die die gesamte Anordnung der Abnehmereinrichtung einschließlich des optischen Systems und nicht nur die Fokussierungslinse, wie beispielsweise eine Halbleiterlaserquelle, bewegt.The above statements only served to explain the invention, which means that there are numerous equivalents for preferred Embodiments exist. For example, the actuator, to which the control circuit according to the invention is tuned, a Be driver device, the entire arrangement of the customer device including the optical system and not just that Focusing lens, such as a semiconductor laser source, emotional.
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